拋丸機故障及改進分析

張聰

（太鋼不銹鋼股份有限公司臨汾分公司，山西 臨汾 041000）

某鋼廠中厚板不銹鋼熱處理線配備了貫通式拋丸機，其位置一般都是位于熱處理爐后。它利用高速旋轉的葉輪旋轉帶動彈丸，使彈丸撞擊鋼板表面達到清潔鋼板表面的目的。拋丸機的不穩定性是一個嚴重影響生產效率的問題，設備的頻繁故障使得成品的質量難以保證，增加了返工率以及廢品率，成為鋼板熱處理生產過程中的瓶頸。

1 設備結構、參數及技術特點

拋丸機由機械設備系統和電氣控制系統組成。核心部件由噴丸機組成，承擔著最主要的噴丸工作，包括拋丸裝置、清掃尾吹裝置、物料傳輸線體等。

拋丸器是拋丸機的核心部件。為了避免拋丸過程中拋丸料的互相干擾造成噴丸效率低下，多臺套拋丸電機交錯排列，這樣在避免互相干擾的同時也提高了噴丸效率。具有有效拋丸面積大等特點，是一種十分有效的表面處理設備。鋼材拋丸速度在2～7m/min范圍內可調，通過改變速度可以有效控制噴丸的質量。

2 拋丸器損壞原因分析及采取的措施

2.1 軸承故障分析

在生產過程中，拋丸器軸承的主要故障有安裝過程中造成的損壞、潤滑系統功能不足造成的故障、設備超過疲勞耐久值造成的磨損、設備受到外力沖擊超過規定的范圍值造成的損壞等。

相應措施：嚴密依據規范來開展安置操作，并按照標準填入適量的潤滑油，確保設備得到正確的潤滑。原裝拋頭電機軸承應該采用特殊的注油方式，具體方法需要參考廠家提供的使用手冊。8個頭加滿潤滑油需要3h，時間效率十分低下。現在拋頭的每個軸承部分都被改造、安裝了加油專用的軟管，通過軟管來實現加油工作，這樣可以實現自動化加油，在確保加油的頻率符合設計要求的同時，還能在一定的程度上提升加油的速度。通常加滿潤滑油僅需10min，安全高效。使用創新的磺基聚合物潤滑脂1615EN，可以有效改善設備軸承的工作狀態，延長使用壽命。拋頭本體增設通氣孔，自動潤滑。定期檢查和修理葉輪、葉片、護板，以解除外部所引發的機械設施共振問題，有效保證設備的正常運行。

2.2 葉片損壞分析

刀片是拋丸機中最脆弱的部分，因為其本身的結構強度較差，這是由于其特殊的造型決定的，同時刀片又會受到彈丸的沖擊，增加了刀片的易損概率。

葉片的不均勻磨損使得高速旋轉的葉輪發生不對稱的偏磨現象，使得葉輪的振動加大，嚴重時會損傷葉輪，造成葉輪提前報廢。發現刀片有磨損情況應及時更換。另外，葉片的鑄造缺陷如孔洞、沙眼等也會導致不同葉片的重量不同，加快整個葉輪的磨損速度，造成葉輪快速磨損、快速報廢，因為葉片在運動時會使得彈丸彈跳，彈起的彈丸又會造成葉片沖刷，加劇磨損，這是十分嚴重的問題，如果不能及時解決，磨損的速度會越來越快，最終導致設備發生嚴重故障，進而導致停機，減少設備的正?？捎脮r間。

2.3 定向套損壞分析

定向套是用來改變彈丸的射出方向的裝置，因為其特殊的用途，也成為了易損件之一，應經常注意檢查定向套的健康狀況。當定向套磨損約10mm時，應更換。定向套筒座與葉輪中心線的偏離角也是一個十分重要的參數，因為這關系到整個噴丸機的執行效率，這個角度需要精心進行實驗得出，并且在工作中保持不變，需要經常對設備進行檢查以確保角度的實際值與設定值一致。

2.3.1 葉輪損壞及更換

葉輪是一個轉動機構，其對于噴丸機來說至關重要。為保證運行的穩定性，嚴格按照說明書來對葉輪進行檢查是必不可少的，主要通過檢查葉輪盤的圓度和偏心度來判斷葉輪的健康狀況。大振動會損壞拋丸器箱體和襯板。另外，葉輪與聯軸器盤的結合面凹凸不平，容易引起較大的振動。

2.3.2 拋丸機密封材料

拋丸機的頂護板與側護板通常需要預留空隙，這樣可以防止共振破壞噴丸機。拋丸機外殼通常都會采用橡膠材料密封來保證噴丸機的整體密封性，這樣可以有效的阻止噴丸流出到系統之外，造成不必要的困擾。在設備的使用過程中，一些彈丸會撞擊橡膠。墊片經常導致墊片穿透并溢出大量彈丸，必須及時更換墊片。

現在使用聚氨酯板代替橡膠板作為密封墊圈。聚氨酯板具有較高的彈性以及優良的耐磨性、較強的抗疲勞性和抗振性，使用效果好。

2.3.3 端護板和側護板的檢查和更換

端護板和側護板固定在拋丸箱內部，起到保護拋丸箱的作用。端蓋由4個梯形螺栓連接。這4個螺栓對于拋丸機的安全生產來說也十分關鍵，如果出現問題應該及時更換，否則設備有開裂的風險。端蓋因磨損出現裂紋或明顯凹槽應及時更換。

2.4 除塵系統存在的問題及采取的措施

運行過程中常見的故障有拋丸室粉塵逸出，對此應采取以下措施改進。

（1）將排風風扇地腳螺栓改為放松螺栓并增加阻尼措施。

（2）將除塵器反吹頻率加大，增加清灰次數。

（3）將清灰周期縮短至每班一清，并增設振蕩器。

（4）除塵器脈沖反吹系統控制回路因現場金屬粉塵環境導致短路、虛接，通過對線纜進行清灰并做防護處理，接線端子進行密封等措施實現零故障。氣動控制部分因壓空雜質導致動作卡阻、失靈可通過增設氣動三聯件、增加壓縮空氣罐排污措施實現壓空清潔利用，降低故障率。

2.5 懸掛軸承相關問題及改進

2.5.1 懸掛軸承存在的問題

拋丸循環系統負責整個拋丸機的物料循環工作，將噴出的料丸進行收集與運輸，最終再次噴出，在拋丸機工作時為每個噴口提供持續穩定的料丸。如果某個環節出現故障，輕則影響設備的稼動率，導致產線生產效率不足，重則造成停機的故障。懸掛軸承是拋丸循環系統核心裝置螺旋裝置的核心部件，是直接影響到產線效率的關鍵設備。隨著生產線的正常運行，在日常的巡檢過程中發生了一些現象，由于懸浮軸承結構的問題，懸浮軸承在正常的噴丸使用期間經常發生損壞（滾動體和保持架損壞），這給設備維護工作帶來了較大的負擔，同時也造成易損件等成本的上升，嚴重制約了拋丸機乃至整條熱處理線的正常生產。

懸浮軸承出現故障后，處理起來比較困難，主要體現在以下幾點：

（1）由于懸浮軸承的安裝位置不同，不同的軸承拆裝所需的工序也不相同，增加了維修人員維修的難度以及時間。

（2）由于設計時未能全面考慮維修時的人體工程學。更換軸承時，空間有限，需要人保持一定的姿勢進行維修，或者是維修時需要拆掉的零部件過多，費時費力。

2.5.2 懸掛軸承的改進措施

軸承損壞主要原因：整個螺桿軸由多個分段組成，而不是一體的。各段之間的同軸度較低，無法實現較好的同軸度。旋轉時，各節之間互相影響，造成磨損過大。在絲杠裝置的外殼上，軸承所承受的載荷過大，軸承在壓倒性的載荷下運行，使得軸承滾動體和保持架的磨損速度過快。

為此，經過現場空間確認，對懸掛軸承進行了改進：對于安裝位置與方式進行了重新的設計，改變了原懸浮軸承的安裝方式。將原本的軸承在一根吊桿下的安裝方式改為雙吊桿結構，將載荷由原本的一根分散到兩根吊桿上，提高了軸承的使用壽命。主要承受螺旋軸運行與過去相比，在平穩性上有很大的提升。

改進后的懸浮軸承，使得懸浮軸承的使用壽命大大提高，有效的緩解了設備維修人員對于懸浮軸承頻繁維修的問題，并且也大幅減少了設備易損件的采購費用，有效提高了拋丸機設備稼動率，并保證鋼板熱處理線的平穩運行，為整個產線的稼動率提高做出了貢獻。

2.6 清掃尾吹裝置存在的問題及改進措施

2.6.1 清掃尾吹裝置存在的問題

由于刷輥刷毛安裝設備自身的問題，在生產不同寬度的產品時，經常出現刷毛刷動不夠均勻的情況，更有甚者會出現刷毛掉落的問題。鋼板上表面常有丸粒和粉塵殘留，嚴重影響產品的品質，導致QC環節出現大量不合格件需要返工或者二次清潔，對于熱處理線的正常生產效率造成了影響。

2.6.2 清掃尾吹裝置及清掃室問題分析

通過對問題原因分析，對清掃吹尾裝置及清掃室做了如下改進。

刷輥刷毛的改進：刷毛組件由毛刷架子和毛刷組成，其中毛刷架子一般設計為金屬材質，而金屬材質的剛性較足，但是柔韌性較差。使用時間越長，刷毛與金屬材質的刷毛架子間隙就會越大，造成刷毛脫落等問題的發生。鋼板在加工過程中，會承受很大的外力，使間隙產生越來越大，導致刷毛組脫落，而脫落的刷毛組又進一步的加大了縫隙。經過分析，對刷毛部件的結構進行了改進。通過使用一體式的刷毛組合可以減少刷毛脫落的發生。采用尼龍刷毛座，刷毛用特制膠水固定，使刷毛與刷毛座融為一體。刷毛座采用分體式安裝方式，這樣可以加快刷毛的更換速度，但是缺點是刷毛的耗材成本有一定的提升。實踐證明，刷毛使用壽命在一年以上，大大提高了拋丸機的設備稼動率，稼動率的提升可以抵消耗材成本上升帶來的綜合生產成本提升，減少了故障時間的同時增加了產線的單位時間產出。

針對上述問題及后果，在拋丸箱尾部增加了獨立的壓縮空氣吹尾裝置。裝置的吹掃介質為壓縮空氣。通過將吹尾裝置主管與車間氣源進行分離。在管道上增加1個電磁閥，通過電磁閥來實現管道的連通與閉合。根據PLC中鋼板位置跟蹤信號，自動開啟和關閉截止閥，保證有產品需要吹掃時開啟吹氣結構，沒有產品需要吹掃的時候則關閉吹掃裝置。為保證尾吹效果，節約能耗，尾吹管采用變徑管道，有效提升了壓縮空氣的利用率。

清理吹尾裝置在實現有針對性的科學調控之后，鋼板表面整體品質會大幅度提升，設備運轉率提高，設備養護成本也會全面得到控制，這無疑也在很大程度上提升了相關企業日常運作的競爭力。

2.7 分離器系統存在的問題及采取的措施

如果分離器的風量與設定值之間產生一定的差異，則會不利于生產。當風量過大時，很容易使分離機的分離效果變差，無法有效的篩選不同大小的顆粒物，造成大小尺寸不同的顆粒物都被吹出。當風量不足時，又會使得應當被分離的粉塵無法被正常分離出去，使得機器的使用效果發生下降。當風量過大或者過小時，應通過調節手段來使得風量回歸到正常的區間，只有一個正常的風量才會使得噴丸機持續高效的運轉，提高整體設備的使用壽命。

2.8 拋丸機進出口存在的問題及采取的措施

根據生產的實際需要，當漂板通過拋丸機時，膠簾會與它發生一定程度的碰撞，影響生產?，F在在拋丸機的入口處之前設計了限高裝置，當漂流板碰到限高裝置時滾道停止，鋼板不能進入室內。

鋼板通過規范化的拋丸除銹操作之后，表層仍然存留有雜質。如今其設備出口區域都特別加設了高壓吹氣系統，伴隨著鋼板厚度的調控，可第一時間將表層的雜質進行有效清除，以達到標準的要求。

3 結語

拋丸機是鋼板熱處理線的核心設備。其特點使其具有部件使用周期長、制造效率優異等優點，是一種常見的表面處理設備?，F階段，針對拋丸機應用中因懸掛軸承導致的部分設備出現生產故障等具體問題展開相關原因探究，同時提出了有針對性的改善舉措，提高了設備的稼動率，減少故障時間，減少了耗材采購成本與維修班組的工作量，取得了良好的經濟效益。